Определите эдс цинко-железного гальванического элемента и составить уравнение электронных процессов (fe , zn)

1. Смотрим в таблице стандартных электродных потенциалов потенциалы железа и цинка

E⁰(Zn)=-0.76 В

E⁰(Fe)=-0.44 В

2. ЭДС=E(+)-E(-). Положительным электродом гальванического элемента является железо, отрицательным - цинк.

Так как в условии задачи не даны концентрации ионов цинка и железа, примем их равными 1 моль/л. В этом случае потенциалы электродов буду равны стандартным.

ЭДС=E⁰(Fe)-E⁰(Zn)=-0.44-(-0.76)=0.32 В

Электродные реакции:

Zn(-)  Zn⁰-2e=Zn²⁺

Fe(+) Fe²⁺ +2e=Fe⁰

Суммарное уравнение: Zn⁰+Fe²⁺=Zn²⁺+Fe⁰

Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева. Следовательно, имеем цинковый анод и водородный катод
Уравнение Нернста для водородного электрода при температуре 25С
φ(2H(+)/Н2) = φо(2H(+)/Н2) + 0,059*lg[H(+)] = φо(2H(+)/Н2) - 0,059*рН = - 0,059*рН = - 0,059*2 = - 0,118 В, где
φо(2H(+)/Н2) = 0 – стандартный электродный потенциал водорода

Кажущаяся степень диссоциации α = 66%, тогда степень диссоциации α = 0,66
α = [Zn(2+)]/[ZnSO4], отсюда молярная концентрация ионов Zn(2+) в растворе сульфата цинка ZnSO4
[Zn(2+)] = α*[ZnSO4] = α*См(ZnSO4) = 0,66*0,01 = 0,0066 моль/л
Уравнение Нернста для цинкового электрода при температуре 25С
φ(Zn(2+)/Zn) = φ(Zn(2+)/Zn) + (0,059/2)*lg[Zn(2+)] = - 0,76 + 0,03*lg 0,0066 = - 0,76 + 0,03*(-2,18) = - 0,825 В

Запишем анодные и катодные процессы. На аноде происходит окисление, а на катоде восстановление
Анод (–) Zn – 2е = Zn(2+) | 1
Катод (+) 2H(+) + 2е = H2 | 1
Суммарно: Zn + 2H(+) = Zn(2+) + H2↑
В молекулярном виде
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
ЭДС гальванического элемента
Е = φк – φа = φ(2H(+)/Н2) - φ(Zn(2+)/Zn) = - 0,118 – (- 0,825) = 0,707 В

 Дано:

m(Mg) = 2.4 g

m(Br2) = 32 g

m(MgBr2) = ?

 

Mg + Br2 = MgBr2

 

M(Mg) = 24 g/mol

M(Br2) = 160 g/mol

M(MgBr2)  = 184 g/mol

 

n(MgBr2) = min { n(Mg); n(Br2) }

 

n(Mg) = m(Mg) / M(Mg) = 2.4/24 = 0.1 mol

n(Br2) = m(Br2) / M(Br2) = 32/184 ~ 0.17 mol > n(Mg) =>

  =>  n(MgBr2) = min { n(Mg); n(Br2) } = 0.1 mol

 

m(MgBr2) = n(MgBr2) * M(MgBr2)

 

m(MgBr2) = 0.1 * 184 = 18.4 g  

 

ответ:  0.1 моль бромида магния

или

18.4 г бромида магния.  

 

(Примечание: под количеством вещества обычно понимают именно количество моль вещества, поэтому на вычислении n(MgBr2) можно и остановиться)